一种新的磷化铟复合沟道高电子迁移率晶体管小信号物理模型

李  潇; 刘  亮; 张海英; 尹军舰; 李海鸥; 叶甜春; 龚  敏

doi:10.7498/aps.55.3617

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摘要
针对磷化铟(InP)复合沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的特点，对常规单沟道HEMT的小信号物理模型进行了修正，提出了一种新的用于复合沟道HEMT的小信号物理模型，用商用器件模拟软件ISE(integrated systems engineering)对其进行了仿真验证，对比了实测和仿真的I-V特性及转移特性曲线，重点研究了在InGaAs/InP双层沟道中考虑量子效应后的电场和电流密度随着不同栅电压的变化趋势，研究结果表明，由于在沟道中存在量子效应，在栅下靠源端低电场区域，电流主要分布在InGaAs沟道

关键词:
高电子迁移率晶体管 /

复合沟道 /

物理模型 /

磷化铟
Abstract
In view of the specific properties of InP-based composite channel High Electron Mobility Transistor(HEMT),we made a correction to the traditional single channel HEMT and promote a new small signal physical model which can be applied to composite channel HEMT.The commercial device simulation program-ISE(Integrated Systems Engineering) has been used to simulate and verify this new model. We have compared the measured and simulated Hemt's I-V and transference characteristics, The change of electric field and electric current density in InGaAs/InP composite channel when quantum effect is taken into consideration are studied, The results show that due to quantum effect in InGaAs channel,in the area under the gate and near the source where electric field is low, current flow is distributed mostly in the InGaAs channel,while in the area under the gate and near the drain where electric field is high ,current flow is distributed mostly in the InP channel.Under different gate voltages ,the current flow shows different proportions in both InGaAs and InP channel. The new model is proved to be valid.

Keywords:
high electron mobility transistor /

composite channel /

physical model /

InP
作者及机构信息
李潇²,

刘亮³,

张海英³,

尹军舰³,

李海鸥³,

叶甜春³,

龚敏¹

(1)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064; (2)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064;中国科学院微电子研究所，北京 100029; (3)中国科学院微电子研究所，北京 100029

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60276021)和国家重点基础研究规划资助项目(批准号：G2002CB311901)资助的课题.
Authors and contacts
Li Xiao²,

Liu Liang³,

Zhang Hai-Ying³,

Yin Jun-Jian³,

Li Hai-Ou³,

Ye Tian-Chun³,

Gong Min¹

(1)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064; (2)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064;中国科学院微电子研究所，北京 100029; (3)中国科学院微电子研究所，北京 100029
参考文献

施引文献

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[14]	马骥刚, 马晓华, 张会龙, 曹梦逸, 张凯, 李文雯, 郭星, 廖雪阳, 陈伟伟, 郝跃. AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中kink效应的半经验模型. 物理学报, 2012, 61(4): 047301. doi: 10.7498/aps.61.047301
[15]	王冲, 全思, 马晓华, 郝跃, 张进城, 毛维. 增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管高温退火研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7333-7337. doi: 10.7498/aps.59.7333
[16]	程知群, 周肖鹏, 胡莎, 周伟坚, 张胜. 高线性度AlxGa1－xN/AlyGa1－yN/GaN高电子迁移率晶体管优化设计. 物理学报, 2010, 59(2): 1252-1257. doi: 10.7498/aps.59.1252
[17]	赵有文, 苗杉杉, 董志远, 吕小红, 邓爱红, 杨俊, 王博. 磷化铟中铁原子替位与填隙的热致转变及其对材料性质的影响. 物理学报, 2007, 56(9): 5536-5541. doi: 10.7498/aps.56.5536
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[19]	李潇, 张海英, 尹军舰, 刘亮, 徐静波, 黎明, 叶甜春, 龚敏. 磷化铟复合沟道高电子迁移率晶体管击穿特性研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4117-4121. doi: 10.7498/aps.56.4117
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一种新的磷化铟复合沟道高电子迁移率晶体管小信号物理模型

1. (1)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064; (2)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064;中国科学院微电子研究所，北京 100029; (3)中国科学院微电子研究所，北京 100029

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60276021)和国家重点基础研究规划资助项目(批准号：G2002CB311901)资助的课题.

收稿日期: 2005-12-19

修回日期: 2006-02-17

刊出日期: 2006-07-20

摘要: 针对磷化铟(InP)复合沟道高电子迁移率晶体管(HEMT)的特点，对常规单沟道HEMT的小信号物理模型进行了修正，提出了一种新的用于复合沟道HEMT的小信号物理模型，用商用器件模拟软件ISE(integrated systems engineering)对其进行了仿真验证，对比了实测和仿真的I-V特性及转移特性曲线，重点研究了在InGaAs/InP双层沟道中考虑量子效应后的电场和电流密度随着不同栅电压的变化趋势，研究结果表明，由于在沟道中存在量子效应，在栅下靠源端低电场区域，电流主要分布在InGaAs沟道

关键词:

A new small signal physical model of InP-based composite channel high electron mobility transistor

1.
(1)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064; (2)四川大学物理科学与技术学院，成都 610064;中国科学院微电子研究所，北京 100029; (3)中国科学院微电子研究所，北京 100029

Received Date: 19 December 2005

Accepted Date: 17 February 2006

Published Online: 20 July 2006

Abstract: In view of the specific properties of InP-based composite channel High Electron Mobility Transistor(HEMT),we made a correction to the traditional single channel HEMT and promote a new small signal physical model which can be applied to composite channel HEMT.The commercial device simulation program-ISE(Integrated Systems Engineering) has been used to simulate and verify this new model. We have compared the measured and simulated Hemt's I-V and transference characteristics, The change of electric field and electric current density in InGaAs/InP composite channel when quantum effect is taken into consideration are studied, The results show that due to quantum effect in InGaAs channel,in the area under the gate and near the source where electric field is low, current flow is distributed mostly in the InGaAs channel,while in the area under the gate and near the drain where electric field is high ,current flow is distributed mostly in the InP channel.Under different gate voltages ,the current flow shows different proportions in both InGaAs and InP channel. The new model is proved to be valid.

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